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Theorem frgrwopreglem5

Description: Lemma 5 for frgrwopreg . If A as well as B contain at least two vertices, there is a 4-cycle in a friendship graph. This corresponds to statement 6 in Huneke p. 2: "... otherwise, there are two different vertices in A, and they have two common neighbors in B, ...". (Contributed by Alexander van der Vekens, 31-Dec-2017) (Proof shortened by AV, 5-Feb-2022)

Ref Expression
Hypotheses frgrwopreg.v V = Vtx G
frgrwopreg.d D = VtxDeg G
frgrwopreg.a A = x V | D x = K
frgrwopreg.b B = V A
frgrwopreg.e E = Edg G
Assertion frgrwopreglem5 G FriendGraph 1 < A 1 < B a A x A b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frgrwopreg.v V = Vtx G
2 frgrwopreg.d D = VtxDeg G
3 frgrwopreg.a A = x V | D x = K
4 frgrwopreg.b B = V A
5 frgrwopreg.e E = Edg G
6 simpllr G FriendGraph a x a A x A b B y B a x
7 6 anim1i G FriendGraph a x a A x A b B y B b y a x b y
8 simplll G FriendGraph a x a A x A b B y B G FriendGraph
9 fveqeq2 x = a D x = K D a = K
10 9 3 elrab2 a A a V D a = K
11 10 simplbi a A a V
12 rabidim1 x x V | D x = K x V
13 12 3 eleq2s x A x V
14 11 13 anim12i a A x A a V x V
15 14 adantl G FriendGraph a x a A x A a V x V
16 eldifi b V A b V
17 16 4 eleq2s b B b V
18 eldifi y V A y V
19 18 4 eleq2s y B y V
20 17 19 anim12i b B y B b V y V
21 15 20 anim12i G FriendGraph a x a A x A b B y B a V x V b V y V
22 1 2 3 4 5 frgrwopreglem5lem a A x A b B y B D a = D x D a D b D x D y
23 22 adantll G FriendGraph a x a A x A b B y B D a = D x D a D b D x D y
24 8 21 23 3jca G FriendGraph a x a A x A b B y B G FriendGraph a V x V b V y V D a = D x D a D b D x D y
25 24 adantr G FriendGraph a x a A x A b B y B b y G FriendGraph a V x V b V y V D a = D x D a D b D x D y
26 1 2 5 frgrwopreglem5a G FriendGraph a V x V b V y V D a = D x D a D b D x D y a b E b x E x y E y a E
27 25 26 syl G FriendGraph a x a A x A b B y B b y a b E b x E x y E y a E
28 3anass a x b y a b E b x E x y E y a E a x b y a b E b x E x y E y a E
29 7 27 28 sylanbrc G FriendGraph a x a A x A b B y B b y a x b y a b E b x E x y E y a E
30 29 ex G FriendGraph a x a A x A b B y B b y a x b y a b E b x E x y E y a E
31 30 reximdvva G FriendGraph a x a A x A b B y B b y b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
32 31 exp31 G FriendGraph a x a A x A b B y B b y b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
33 32 com24 G FriendGraph b B y B b y a A x A a x b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
34 33 imp31 G FriendGraph b B y B b y a A x A a x b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
35 34 reximdvva G FriendGraph b B y B b y a A x A a x a A x A b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
36 35 ex G FriendGraph b B y B b y a A x A a x a A x A b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
37 36 com13 a A x A a x b B y B b y G FriendGraph a A x A b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
38 37 imp a A x A a x b B y B b y G FriendGraph a A x A b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
39 1 2 3 4 frgrwopreglem1 A V B V
40 hashgt12el A V 1 < A a A x A a x
41 40 ex A V 1 < A a A x A a x
42 hashgt12el B V 1 < B b B y B b y
43 42 ex B V 1 < B b B y B b y
44 41 43 im2anan9 A V B V 1 < A 1 < B a A x A a x b B y B b y
45 39 44 ax-mp 1 < A 1 < B a A x A a x b B y B b y
46 38 45 syl11 G FriendGraph 1 < A 1 < B a A x A b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E
47 46 3impib G FriendGraph 1 < A 1 < B a A x A b B y B a x b y a b E b x E x y E y a E